De ontdekking van een planeet die veel te groot is voor zijn zon tart de modellen over de vorming van zonnestelsels en planeten. In een vandaag gepubliceerd artikel in Science rapporteren onderzoekers onder leiding van Guðmundur Stefánsson (Princeton Universiteit, VS) de ontdekking van een planeet die meer dan dertien keer zo zwaar is als de aarde en die rond de ultrakoele dwergster LHS 3154 draait, die negen keer minder zwaar is dan de zon. De massaverhouding van de nieuwgevonden planeet en zijn moederster is meer dan honderdmaal zo hoog als die van de aarde en de zon. Een van de auteurs is Yamila Miguel (SRON/Sterrewacht Leiden).

Het gaat om de zwaarste planeet in een baan rond een ultrakoele dwergster die ooit is gevonden. Dwergsterren zijn de lichtste en koudste sterren in het heelal. De ontdekking druist in tegen wat de huidige theorieën voorspellen over planeetvorming rond kleine sterren en het is de eerste keer dat een planeet met zo’n grote massa rond een ster met zo’n lage massa is waargenomen. Sterren worden gevormd uit grote wolken van gas en stof. Nadat de ster is gevormd, blijven het gas en stof achter als schijven van materiaal die rond de pasgeboren ster draaien en uiteindelijk kunnen uitgroeien tot planeten.

‘We hadden nooit kunnen bedenken dat de planeetvormende schijf rond de lichte ster LHS 3154 genoeg vaste massa heeft om deze planeet te maken,’ zegt Yamila Miguel (SRON/UL). ‘Maar hij is er, dus nu moeten we ons begrip van de manier waarop planeten en sterren worden gevormd bijstellen.’

De onderzoekers ontdekten de te grote planeet (LHS 3154b) met behulp van een spectrograaf die op Penn State (VS) is gebouwd. Het instrument, de Habitable Zone Planet Finder (HPF), is ontworpen om planeten te detecteren die rond de koelste sterren buiten ons zonnestelsel draaien en mogelijk vloeibaar water op hun oppervlak hebben, een belangrijk ingrediënt voor het ontstaan van leven. De HPF is gemonteerd op de Hobby-Eberly Telescoop van het McDonald Observatorium in Texas, VS.

Hoewel zulke planeten rond sterren zoals onze zon heel moeilijk te vinden zijn, zijn ze rond ultrakoude sterren makkelijker te vinden. Als de ster kouder is, dan moet een planeet dichter bij die ster staan om genoeg warmte te krijgen voor het voorkomen van vloeibaar water. Als de planeet dicht genoeg bij zijn ultrakoele ster is, kan hij worden gevonden door een heel subtiele verandering in de kleur van het spectrum of het licht van de ster.

De zware kern van de nieuwgevonden planeet die rond de ster LHS 3154 draait zou een grotere hoeveelheid vast materiaal in de planeetvormende schijf vereisen dan de huidige modellen voorspellen. De ontdekking werpt ook vragen op over eerdere inzichten in de vorming van sterren, omdat de stof-massa- en de stof-gasverhouding van de schijf die sterren zoals LHS 3154 omringde toen ze nog jong waren, tien keer zo hoog zou hebben moeten zijn als wat is waargenomen, om zo’n zware planeet te vormen.

“We hopen in de toekomst meer van dit soort objecten te vinden en uiteindelijk meer te weten te komen over planeet- en stervorming”, zo besluit Miguel.

Artikel

A Neptune-mass exoplanet in close orbit around a very low mass star challenges formation models. Guðmundur Stefánsson et al. In Science. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo0233

Beeld

Artistieke impressies van LHS 3154 en de te grote planeet LHS 3154b